泰州一體化城市污水處理設備工藝指導

　　工業生產中產生的酸洗廢水，排水集水井中，在酸水泵初次處理下，對廢水進行提升，在石灰石固定濾床的作用下，進行中和反應，促使廢水在石灰石作用下，將PH值穩定在4.5之間。隨后經處理后的廢水排入隔油調節池中，實現對酸洗廢水的水質和水量的調節。在隔油調節池的作用下除去浮油。隨后將除去浮油的酸洗廢水排入耐腐蝕化工泵中，進行中和反應。將廢水PH值設定在8.6左右，促使廢水中的Fe2+與Fe3+和OH-反應生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，并子啊攪拌作用下，防止生成物沉淀下來。然后在將處理后的廢水排入中間水池，經緩沖作用后依靠潛污泵提升，流入固液膜分離器中。在固液膜處理器的作用下促使固體顆粒在濾膜作用下被截留，經濾膜處理后的廢水進入下個處理單元。當固體顆粒積累到一定量時，利用以秒計的脈沖行反沖處理。一個過濾周期的定義為濾膜表面上的污泥被清除干凈。分離器中的污泥稍作停留之后排入污泥池內。將處理后的廢水利用重力作用流入回收池中，從而完成了酸洗廢水的整個處理流程。并將其處理后的廢水一部分用于工業生產中，一部分用來配制石灰乳，還有一部分將其達標后排放。

　　1.3固液分離膜處理技術相關設計單元

　　固液分離膜處理技術主要構筑物有集水井、石灰石固定濾床、隔油調節池、序批式中和反應池、中間水池、回用水池以及污泥池。此外主要處理設備為耐酸泵、自吸酸洗泵、潛污泵、酸回調泵、離心泵、螺桿泵、回用水供水系統。空壓機、羅茨鼓風機、輸送機、離心機以及絮凝劑投配裝置等。

　　2、處理設備運行效果

　　該企業在固液分離膜技術工程竣工以來，各設備均正常運行。其中外排廢水中的pH值、COD、SS、TP等指標均達到了污水綜合排放的標準。其中污水中具體成分分析如下。

　　2.1 出水水質分析

　　(1)總鐵：本次工程項目中，58~232mg/L為進水總鐵濃度的波動范圍，0.4mg/L以下為出水總鐵濃度穩定范圍。造成以上結果的原因為固液膜高效的分離性質。固液膜組建在膨化技術作用下，可以確保固液分離膜孔徑的均勻。從而保障細小顆粒不能透過分離膜。促使Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀物在固液分離膜的表面截留，將其全部除去。

　　(2)COD：COD的變化與總鐵變化情況呈現相似的特征，分析其變化沒有形成一定的規律，因為還原性亞鐵離子在廢水中大量出現，其測定COD時還原生成了重鉻酸跟。因此可以這樣認為COD的除去就是亞鐵離子的去除過程。

　　(3)TP：金屬制品在加工作過程中的磷化程序是TP的主要生成來源。TP進入廢水系統中要是通過磷化槽溢流、產品挾帶。該工程中Zn2+和磷酸根為磷化液的主要成分。生產工藝與廢水中TP含量有重要關系，在生產工藝不確定性的影響下，促使廢水中的TP濃度也呈現不確定性的特征。因而沒有找到TP處理的規律性。該該企業項目進行分析，發現廢水經二級中和/固液分離膜技術處理后，出水TP<0.1mg/L，TP除去率可以達到99%以上。可以達到較好的TP處理效果。

　　2.2 回用水質分析

　　2.2.1 氯離子濃度在回收水質中積累的影響

　　酸洗劑采用鹽酸時，會生成大量的Cl-。廢水在處理過程中Cl-要想除去存在較大困難。若將回用水作為漂洗水使用，Cl-會重新生成，并隨著酸洗后的金屬制品重新進入廢水中，由此將Cl-的濃度不斷增加，這樣的過程被稱為積累效應。作為活化陰離子的Cl-，可以在金屬表面缺陷處吸附。點蝕點位達到時，電場強度的位置在表面膜的薄弱部分，會溶解金屬表面微區，出現點蝕核心。氯離子在陽極極化條件下，會促使金屬發生孔蝕問題。此外，金屬表面蝕孔問題的可以伴隨氯離子濃度的上升，促使孔蝕電位下降，加深孔蝕問題的程度。分析其孔內酸性環境出現的原因是因為FeCl2水解造成的。針對以上問題就需要積極控制氯離子的濃度。采用固液分離技術處理酸洗廢水，可以將氯離子濃度控制在恒定水平，即使在某一時間段氯離子濃度增加的飛快，但是到達峰值時會出現逐漸下降的趨勢。出現上述變化主要的原因在于酸洗生產工藝自身的特點決定。因此再用固液分離膜技術處理污水時，需要定期更換酸液槽內的鹽酸，降低鹽酸酸度。酸液槽中的鹽酸在更換完成后，會進入正常生產程序，之后回用水

　　鉻是重金屬，被人體吸收時，有"三致"的危險且含鉻廢水進入水體，破壞水生生態環境，能夠對水體環境造成嚴重影響。一般可以通過吸附法、化學氧化、電解還原、離子交換、電滲析等方法去除Cr(Ⅵ)。其中吸附法節省時間、價格便宜、效果良好，為了能夠找到吸附Cr(Ⅵ)更快、更好、更便宜的吸附材料，在次之前，已經有很多人進行了深入的研究。路則棟等通研究結果表明，準二級動力學方程能夠更好的描述實驗結果。高保嬌等實驗證明吸附等溫線實驗結果擬合跟滿足Freundlich吸附方程。杜玉成等對吸附等溫線實驗結果進行擬合，符合langmuir模型。本文使用硅藻土負載殼聚糖作為吸附材料吸附模擬含鉻廢水中的Cr(Ⅵ)進行研究。

　　1、實驗方法

　　1.1 復合材料的制備與鉻的測定

　　殼聚糖-硅藻土復合材料的制備：稱量不同質量的殼聚糖于燒杯中，加入25mL4%的醋酸溶液使其溶解，后在六聯傳動攪拌器上以500r/min的速度攪拌20min。然后加入適量硅藻土使復合材料總量達到5g，攪拌混勻。與105℃下烘干研磨。

　　鉻的測定：按照實驗設計，量取25mL一定濃度的Cr(Ⅵ)模擬廢水，調節pH值，加入相應配比、一定質量的復合材料，控制震蕩時間，過濾測定模擬廢水中六價鉻的濃度。

　　1.2 實驗步驟設計

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1.2.1 正交實驗

　　選擇復合材料中殼聚糖的配比、初始吸附時六價鉻的濃度、硅藻土與殼聚糖的投加量、吸附溶液的pH值和吸附時的震蕩時間作為正交實驗的影響因素，并根據單因素實驗結果選擇合適的水平，以免去除率和吸附量過高或過低，不便于正交實驗的分析。

　　上述單因素實驗表明，都可以對吸附效果產生較大的影響，根據復合材料的吸附效果，選取合適的水平。

　　1.2.2 吸附實驗

　　1.2.2.1 吸附動力學實驗

　　為了研究復合材料的吸附動力學特征，取0.6g配比分別為4%、6%、8%、10%的復合材料，加入25mLCr(Ⅵ)初始濃度為10mg/L的溶液中，分別震蕩0min、10min、20min、40min、60min、90min、120min、150min、180min后，過濾，測定吸附后Cr(Ⅵ)的含量。分別采用準一級動力學方程、準二級動力學方程、Elovich動力學方程和W-M動力學方程進行數學擬合。擬合相關系數越大，說明復合材料的吸附動力學特征越符合方程對應的模型。

　　1.2.2.2 吸附等溫線實驗

　　為了研究復合材料的吸附等溫線特征，分別取0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g、0.7g、0.8g配比為4%的復合材料，加入25mLCr(Ⅵ)初始濃度為10mg/L的溶液中，過濾，測定吸附后Cr(Ⅵ)的含量。分別采用Langmuir方程和Freundlich方程進行數學擬合。擬合相關系數越大，說明復合材料的吸附等溫線特征越符合方程對應的模型。

中氯離子濃度會逐漸上升，并達到某個峰值，由此不斷循環。

　　2.2.2 CaCl2濃度在回收水質中積累的影響

　　該企業生產中，Fe2+、Cu2+、Zn2+等是鹽酸酸洗廢水中常見的陽離子，Cl-、PO43-等是鹽酸酸洗廢水中常見的陰離子。酸洗廢水中的重金屬離子和PO43-會在固液分離膜技術的應用下，形成懸浮物，并將其除去。重金屬離子和PO43-的去除過程，主要是通過向廢水中加入Ca2+來實現，經過相關化學反應生成CaCl2鹽。本次研究生產中，該企業在加工金屬制品的過程中，其中有一條生產線為熱鍍錫處理工藝，該工藝主要目的是對金屬制品行熱度處理。具體操作流程為將金屬制品加熱到400℃以上，并在其表面行鍍錫處理操作。當金屬構件采用回用水來漂洗時，金屬構件的表面會殘留大量的CaCl2，當溫度達到260℃時，金屬構件表面上會生成白色多孔狀無水CaCl2。以上操作可以因為白色多孔狀無水CaCl2的存在影響之后的鍍錫處理流程，進而降低產品生產質量。當回用水比例維持在74%左右時，可以對CaCl2的濃度進行檢測，由檢測結果可以看出CaCl2和氯離子濃度變化的趨勢具有相似性，分析其原因為Ca2+為回收用水中主要陽離子。該企業在對廢水處理過程中，發現將其回用水比例控制在74%左右時，對其產品造成的影響較小。并按照1.2m3/t漂洗用水量計算，得出新增耗水量為0.37m3/t，與同行業相比存在較大優勢。

　　3、膜投入的資金成本分析

　　該企業再用固液分離膜技術處理廢水中，總的資金投入為1234萬元。其中資金投入主要應用在膜組件更換費用、設備折舊費用、人工藥劑以及電費上。對該企業運行成本進行分析，得出2.006元/m3為處0.433元/m3為電費，0.082元/m3為人工費，0.319元/m3為膜組件更換費用等。如過按照70%的出水回收率以及7.6元/m3的工業用水費用來計算，該企業可以每年節約自來用水量192.23×104m3，節約水費為1423.8萬元。工程收益在將運行費用扣除之后，可以達到862.27萬元/a。由此可見，帶來的經濟效益是如此巨大。工業生產中回用水比例穩定在一定范圍，沒有出現明顯提高的原因是廢水中存在大量氯化鈣。在科學技術不斷提高的過程中，反滲透脫鹽酸技術也不斷的更新和完善，在技術不斷完善的前提下，膜組件的成本也呈現顯著降低的趨勢。當工業生產部分出水脫鹽處理時，采用反滲透脫鹽技術，可以將回用水的比例適當提高，由此將工業生產中的經營成本明顯降低，為工業生產帶來巨大的經濟效益。